Marie Westberg Wilde ÅF/ Fredrik Johansson, KTH/SWECO

Workshop Stabilitetsanalys av betongdammar
– probabilistisk analys, partialkoefficienter och
Eurokod. Hur går vi vidare?
Tid
Aktivitet
13.3013.45
Sannolikhetsbaserade riktlinjer för betongdammar. Marie
Westberg Wilde ÅF/ Fredrik Johansson, KTH/SWECO
13.4514.00
Bör kohesion medräknas i kontaktytan berg-betong vid
stabilitetsanalyser av betongdammar. Alexandra Krounis SWECO
14.0014.10
Partialkoefficienter för stabilitetsanalyser av betongdammar.
Alexander Wängberg, ÅF
14.1014.20
Utvärdering av brottmoder för betongdammar.
Lisa Broberg, SWECO
14.2014.45
Gruppdiskussion – hur går vi vidare?
14.4515.00
Redovisning av grupparbete & sammanfattning
KTH ROYAL INSTITUTE
OF TECHNOLOGY
Sannolikhetsbaserad beräkning
av betongdammar
Bakgrund dimensioneringsfrågor
Stabilitetsberäkningar för betongdammar
baseras på deterministisk analys
Om sf > x så anses dammen säker
Analyserna blir onyanserade
Ingen hänsyn till variation i osäkerheter
Ingen hänsyn till om kunskapen baseras
på provning/antaganden
Ingen hänsyn till skillnad i konsekvenser
Nuvarande kunskapsläge möjliggör bättre och
mer förfinade analyser.
1.
2.
Utveckling mot ett system med
säkerhetsfaktorer som tillåts variera
med faktiska förhållanden och
osäkerheter.
Framtida övergång mot
tillförlitlighetsbaserad dimensionering i
enlighet med Eurokoden.
Sannolikhetsbaserad beräkning
1.
Definiera gränstillstånd (tex brottgräns)
•
2.
Definiera statistiska fördelningar för respektive parameter
•
•
3.
Tan(φ) ~ N(0.7; 0.03)
ρc ~ N(23.5; 0.8)
Beräkna sannolikhet för att gränstillståndet överskrids (dvs
brott)
•
4.
 =   < 0 = Φ −
Är sannolikheten acceptabel?
•
5.
Tex:  =  �  + tan ∅ �  ′ − 
Pf<Pftarget eller β>βtarget
Analysera vilka parametrar som är mest betydelsefulla för
resultatet och för vilka mer kunskap kan minska osäkerheter
och därmed minska brottsannolikhet.
Projektbeskrivning
β
”Probabilistic model code for
concrete dams”
Analys av representativa fall
• 18 monoliter
• 8 gravitationsdammar,
• 10 lamelldammar
• Uppfylla deterministiska
rekommendationer, men vara “på
gränsen”
Bullerforsen
Betsele
Midskog
Hojum
Laxede
Rengård
Granfors
Stadsforsen
Storfinnforsen
Resultat av glidning med “justerad
säkerhetsnivå” (sf = 1,35)
sf
1,8
Eurocode: 4.8
1,7
1,6
1,5
Serie1
1,4
2
3
4
1,3
1,2
1,1
β
5
6
7
Preliminär analys av glidning
βtarget för Gravitationsdammar:
Resultat:
[3.85-5.03], exkluderat en damm (tunt skibord med stor
vertikal last, skiljer sig från övriga)
medelvärde βtarget 4.6
För lamelldammar (baserat på 6 dammar med sf nära 1,35)
Medelvärde βtarget = 4,62
Preliminärt βtarget = 4,6
Analys av stjälpning
Väldigt höga (orimliga) β-värden, medel 8,6
Troligt att kärngränskravet (nollspänning i uppströmskanten)
blir dimensionerande i många fall.
Just nu undersöker vi detta mer i detalj.
God dammsäkerhet
• Att dammarna har en tillräcklig säkerhet
• Att dammarna har en jämn säkerhetsnivå (oberoende av
dammtyp och höjd)
• Goda beslutsunderlag som kan användas för att prioritera
åtgärder på ett sätt som ger största möjliga riskreduktion i
relation till kostnader.
Säkerhet för låg
Lågt β, låg sf - väntat
Hög sf, högt b - väntat
Högt β, låg sf, risk att
onödig förstärkning görs
Fördelar med sannolikhetsbaserad metodik
jämfört med deterministisk
Bättre bedömningar
Sannolikhetsbaserad metodik minskar risk för
”felbedömning”, dvs att en säkerheten
överskattas/underskattas
Mer effektiva åtgärder
Analys av viktiga parametrar visar vad som är viktigast för
konstruktionen. Ibland är undersökning och uppdatering av
statistiska fördelningar bättre än fysiska åtgärder. Säkerheten
ökas genom minskade osäkerheter.
Slutsatser av projekt
”Probabilistic model code for concrete dams”
• Är den första metodbeskrivningen för hur en
sannolikhetsbaserad beräkning bör utföras för betongdammar
• Summerar nuvarande kunskapsnivå och föreslår statistiska
fördelningar ”best estimates”
• Möjliggör sannolikhetsbaserade beräkningar på ett
systematiskt sätt
• Möjliggör att välja effektiva åtgärder och att undvika ojämn
säkerhetsnivå
• Levande dokument – uppdateringar kommer vara nödvändiga
då ny kunskap blir tillgänglig
• Initialt mer arbete med analyser
Gruppdiskussion
• Hur implementeras ”koden” i industrin? Vad behövs för att göra
detta?
• Bör vi gå vidare med partialkoefficienter och i så fall hur (egna
kalibrerade eller via Eurokod, vilka risker och fördelar innebär
detta)?
• Kärngränskrav och acceptanskriterier vid glidning, hur hanterar
vi detta? Är kärngränskravet tillräckligt eller behövs även en
kontroll mot stjälpning?
• Övrigt? (Ex. Upptryckets medelvärde och variation, islast etc.)
Gruppindelning
Grupp 1
Fredrik Johansson
Richard Malm
Robert Lundström
Tomas Utter
Thomas Sandberg
Evangelos Kakkavos
Joel Sundström
Alexandra Krounis
Grupp 2
Marie Westberg W
Cristian Andersson
Maria Bartsch
Farzad Ferdos
Erik Synnegård
Marcus Jidell
Alexander Wängberg
Richard Hellgren
Mårten Janz
Grupp 3
Johan Spross
Cristian Bernstone
Lars Elof-Bryne
Daniel Eriksson
Florian Thiery
Åsa Burman
Lisa Broberg
Mattias Könönen